Proceso de tratamiento de superficie para dispositivo médico implantable.

Un proceso de tratamiento de superficie para un dispositivo médico implantable que incluye una capa aislantedieléctrica de superficie,

comprendiendo el proceso la aplicación de iones sobre dicha capa aislante dieléctrica, ysecar el implante, siendo capaces los iones de formar una carga electrostática y crear, a nivel local, un campoeléctrico asociado con al menos parte de la superficie de dicho dispositivo médico implantable durante la aplicaciónde un líquido, preferentemente una solución electrolítica, a dicha superficie.

Proceso de tratamiento de superficie para dispositivo médico implantable Esta invención se refiere al campo de procesos de tratamiento de superficie para dispositivos médicos implantables y a dispositivos médicos tratados con dichos procesos.

Antecedentes En muchos tipos de dispositivo médico implantado (por ejemplo, implantes ortopédicos, tornillos pediculares, implantes dentales, implantes de columna vertebral y sensores) es deseable contar con una fuerte interacción entre la superficie del dispositivo y los tejidos circundantes (de la forma más común hueso) con el propósito de transmisión de carga y tensión. Dichos dispositivos se usan para estabilizar fracturas, reforzar huesos débiles y anclar prótesis.

Las superficies de dichos dispositivos (en lo sucesivo en el presente documento denominados en general como “implantes”) han demostrado integrarse en el hueso cuando están rodeados por éste. La osteointegración (la formación de una conexión estructural entre el implante y el hueso vivo circundante) se produce después de la colocación del implante como resultado de la formación de nuevo hueso o la remodelación del hueso existente que está en contacto directo con la superficie del implante. El hueso puede formarse directamente sobre la superficie del

implante o puede haber una capa de proteínas muy fina interpuesta. Dicha osteointegración se ha demostrado en muchos estudios histológicamente, mediante radiografía y con análisis de la retirada, el par de torsión de retirada, la frecuencia de resonancia y otros ensayos mecánicos.

Los implantes típicamente son dispositivos metálicos puros, de aleaciones o cerámicos. Titanio, circonia, hafnio,

tántalo, acero inoxidable y cobalto-cromo son materiales usados habitualmente. Se entiende bien que la topografía de la superficie (rugosidad, caracterización de superficie ya sea aleatoria o repetida) del implante puede influir en la velocidad y la calidad de la formación ósea en la interfaz implante-superficie. En general, se considera que los implantes que se han hecho rugosos a la escala nanométrica y micrométrica pueden aumentar la velocidad y la calidad de la formación ósea. La consecuente reducción del tiempo requerido para la consolidación y la osteointegración es altamente deseable, permitiendo una carga temprana y tiempos de tratamiento reducidos. Además, la fuerza y rigidez de la interfaz implante-hueso puede ser mayor con superficies que tienen ciertas topografías.

Existen una serie de métodos bien documentados para la alteración de la topografía o rugosidad de la superficie de implantes. Estos pueden incluir tratamiento con chorro de partículas (grava, arena u otras partículas abrasivas) , ataque con ácido, pulverización de plasma, anodizado, oxidación por microarco o una combinación de estos. Esto puede dar como resultado un único nivel de rugosidad o múltiples niveles modulados de rugosidad que varían de una escala de 1 nm a 100 !m. La topografía y las texturas de estos tipos se conocen bien a partir de productos comerciales y, por ejemplo, del documento EP 0 388 576.

Los procesos de modificación de superficie descritos anteriormente también pueden alterar la química de la superficie. Típicamente los metales forman óxidos en superficie al quedar expuestos al aire y el agua. Dicha exposición puede producirse durante la producción o la colocación quirúrgica o la manipulación. Una reacción con agua puede producirse en la superficie del implante donde se forman grupos hidroxilo (Boehm H.P., 1971 Acidic and

basic properties of hydroxylated metal oxide surfaces, Discussions of the Faraday Society, 52, 264-275) . Químicamente, la superficie del implante puede ser el propio metal, un óxido del metal, o una superficie hidroxilada, por ejemplo titanio, óxido de titanio o hidroxilo de titanio. Carbono y otras impurezas pueden estar presente en la superficie del implante como resultado de procedimientos de producción, almacenamiento y manipulación.

Es altamente deseable que, cuando un implante se coloca en los tejidos o el hueso, esté completamente humectado con los fluidos tisulares naturales del cuerpo. Los fluidos tisulares contienen nutrientes, electrolitos, proteínas, factores de crecimiento y otras sustancias esenciales en el proceso de consolidación y formación ósea. Los implantes también pueden pre-tratarse con líquidos o geles, factores de crecimiento por ejemplo durante la producción o antes del tratamiento. Cualquier líquido, gel o solución que entre en contacto con un implante debe 55 humectar completamente la superficie y penetrar en cualesquiera elementos topográficos.

Se ha demostrado que existe una correlación entre la biocompatibilidad, bioadhesión y tensión superficial o ángulo de contacto sobre un sustrato o la superficie de un implante (Baier, 1972, The role of surface energy in thrombogenesis, Bull. N.Y. Acad. Med. 48, 257-272) . Uno de los principales problemas con implantes que tienen 60 superficies rugosas es la potencial hidrofobia o incapacidad de la superficie para humectarse adecuadamente cuando se le aplican líquidos. Esto puede deberse a la contaminación de la superficie con materia orgánica o hidrófoba o a la geometría de la superficie que impide la penetración de fluido debido a la tensión superficial. La humectación, hidrofilia e hidrofobia de superficies medidas como el ángulo de contacto puede deducirse fácilmente usando un goniómetro o placa de Wihelmy.

El artículo de MOLENBERG A ET AL (“Inproved osseointegration of a novel, hydrophilic Ti surface -a review", Materialwissenschaft und Werkstofftechnic, vol. 40, no. 1-2, 1 de enero de 2009 (01/01/2009) , páginas 31-35) desvela un estudio que muestra la importancia de las propiedades de un implante con superficie de titanio respecto a la integración ósea. El estudio muestra que los tornillos de titanio tienen una mejor integración ósea cuando presentan una hidrofilia aumentada.

Es esencial que los fluidos tisulares o líquidos aplicados penetren en la topografía de una superficie completamente para garantizar que los nutrientes, proteínas y factores de crecimiento puedan mantener el metabolismo celular, la consolidación y la formación ósea. Sin embargo la naturaleza de la topografía o textura de la superficie es importante. El aumento de la rugosidad de una superficie puede hacer que quede aire atrapado debajo de un líquido impidiendo la humectación. Además, la relación de aspecto (altura o profundidad de depresiones o porosidades con respecto a su anchura o circunferencia) de la topografía es crítica, dado que esto puede causar puenteo y formación de puentes con la imposibilidad de un fluido para penetrar en dichos elementos.

Es, por lo tanto, un objeto de la presente invención proporcionar un método de tratamiento de un implante con el cual puede aumentarse la hidrofilia o humectación de la superficie de un implante para aumentar la penetración de líquidos en la superficie. Como alternativa, o además, biomoléculas específicas podrían estar unidas a la superficie. Estos objetos pueden conseguirse en parte o la totalidad de la superficie del implante.

Sumario de la divulgación De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso de tratamiento de superficie para un dispositivo médico implantable que incluye una capa aislante dieléctrica de superficie, comprendiendo el proceso la aplicación de iones sobre dicha capa aislante dieléctrica, y secar el implante, siendo capaces los iones de formar una carga electrostática y crear, a nivel local, un campo eléctrico asociado con al menos parte de la superficie de dicho dispositivo médico implantable durante la aplicación de un líquido, preferentemente una solución electrolítica, a dicha superficie.

En una realización, dicho campo eléctrico se usa para atraer biomoléculas específicas a dicha capa aislante dieléctrica, por ejemplo mediante electroforesis. Preferentemente las biomoléculas se seleccionan entre el grupo que incluye preferentemente, donde las biomoléculas se seleccionan entre el grupo que incluye péptidos, polipéptidos, proteínas, oligonucleótidos, ácidos nucleicos, ARN, ácidos nucleicos antisentido, ARN interferente pequeño, ribozimas, genes, carbohidratos, factores angiogénicos, inhibidores del ciclo celular y agentes anti-reestenosis. Preferentemente, dicho líquido es una solución electrolítica.

Preferentemente, dicha aplicación de iones es sobre parte pero no sobre toda de dicha capa aislante dieléctrica. No es necesario revestir o cubrir completamente la capa aislante dieléctrica con iones.

En una realización, dichos iones aplicados son capaces de modificar la humectabilidad... [Seguir leyendo]

1. Un proceso de tratamiento de superficie para un dispositivo médico implantable que incluye una capa aislante dieléctrica de superficie, comprendiendo el proceso la aplicación de iones sobre dicha capa aislante dieléctrica, y

secar el implante, siendo capaces los iones de formar una carga electrostática y crear, a nivel local, un campo eléctrico asociado con al menos parte de la superficie de dicho dispositivo médico implantable durante la aplicación de un líquido, preferentemente una solución electrolítica, a dicha superficie.

2. El proceso de tratamiento de superficie de la reivindicación 1, en el que dicho campo eléctrico se usa para atraer biomoléculas específicas a dicha capa aislante dieléctrica, por ejemplo mediante electroforesis, preferentemente donde las biomoléculas se seleccionan entre el grupo que incluye péptidos, polipéptidos, proteínas, oligonucleótidos, ácidos nucleicos, ARN, ácidos nucleicos antisentido, ARN interferente pequeño, ribozimas, genes, carbohidratos, factores angiogénicos, inhibidores del ciclo celular y agentes anti-reestenosis.

3. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde dicha aplicación de iones es sobre parte pero no toda de dicha capa aislante dieléctrica; y/o donde dichos iones aplicados son capaces de modificar la humectabilidad de al menos parte de la superficie de dicho dispositivo médico implantable; y/o donde dicha carga electrostática es insuficiente para iniciar la electrolisis.

4. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la producción de un patrón de electrodos y/o características topográficas en dicha capa aislante dieléctrica a la que se aplican dichos iones.

5. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones anteriores

donde dicha capa aislante dieléctrica está provista sobre la superficie de dicho implante intermedia entre una parte metálica de dicho implante y un fluido conductor; y/o donde dicha capa aislante dieléctrica comprende una capa de óxido metálico, por ejemplo óxido de titanio; y/o donde dicha capa aislante dieléctrica tiene un grosor en el intervalo de 1 nm -100 !m; y/o donde dicha capa aislante dieléctrica incluye un revestimiento hidrófobo, por ejemplo un revestimiento de vidrio, cerámica o fluoropolímero amorfo.

6. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde una solución acuosa de dichos iones se aplica a dicha capa aislante dieléctrica pulverizando, sumergiendo o hundiendo parcialmente dicho implante en dicha solución acuosa, preferentemente,

donde dicha solución acuosa incluye un compuesto orgánico volátil y, más preferentemente, donde dicha solución acuosa es una solución salina fisiológicamente isotónica, preferentemente con una concentración del 0, 1-2, 0%.

7. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde dichos iones se aplican a dicha capa aislante dieléctrica mediante deposición en fase de vapor asistida por plasma.

8. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dichos iones incluyen iones que se encuentran en fluidos corporales; y/o donde dichos iones aplicados tienen un grosor en el intervalo de 1 nm -100 !m.

9. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde dichos iones incluyen cationes Na+ o K+ o Mg2+ o donde dichos iones incluyen aniones Cl-o PO4-.

10. El proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa de secado del implante es, por ejemplo, proporcionando una temperatura elevada, proporcionando un desecante, o colocando el implante en una corriente de aire u otro gas.

11. El proceso de tratamiento de superficie de la reivindicación 2 o cualquiera de las reivindicaciones 3-10 cuando dependen de la reivindicación 2, donde dicha carga electrostática se aplica usando una fuente de energía externa y, preferentemente, donde dicha carga electrostática es un voltaje en el intervalo de 10 mV -400 V.

12. El proceso de tratamiento de superficie de la reivindicación 11, donde dicha carga electrostática se genera a partir de corriente continua; o donde dicha carga electrostática tiene una frecuencia en el intervalo de 0 -20 kHz; y/o donde dicha carga electrostática tiene una forma de onda sinusoidal, cuadrada, triangular o en rampa.

13. Un dispositivo médico implantable tratado con el proceso de tratamiento de superficie de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 13, preferentemente un implante dental, que comprende una capa metálica sobre la que está ubicada una capa aislante dieléctrica de superficie, teniendo la capa aislante

dieléctrica iones sobre ella que son capaces de formar una carga electrostática capaz de crear, a nivel local, un campo eléctrico asociado con al menos parte de la superficie de dicho dispositivo médico implantable durante la aplicación de un líquido a dicha superficie.

15. Un método de modificación de la humectabilidad de un dispositivo médico implantable, que comprende las etapas de:

tratar el dispositivo médico implantable con el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-12; poner el dispositivo tratado en contacto con un líquido, con lo cual se inicia la electrohumectación.

16. El método de la reivindicación 15, donde la electrohumectación se inicia durante la implantación de dicho dispositivo médico, o donde dicho dispositivo médico se implanta antes de que se inicie la electrohumectación y, preferentemente, donde dicho líquido es un fluido corporal, por ejemplo sangre.